RU2812615C1 - Электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора - Google Patents
Электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2812615C1 RU2812615C1 RU2022134332A RU2022134332A RU2812615C1 RU 2812615 C1 RU2812615 C1 RU 2812615C1 RU 2022134332 A RU2022134332 A RU 2022134332A RU 2022134332 A RU2022134332 A RU 2022134332A RU 2812615 C1 RU2812615 C1 RU 2812615C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spacer
- separated solution
- diluate
- concentrate
- solution
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims abstract description 71
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 54
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004753 textile Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 86
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 15
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 6
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 4
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 3
- 239000003014 ion exchange membrane Substances 0.000 description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- 238000005349 anion exchange Methods 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101000637411 Homo sapiens Rho guanine nucleotide exchange factor TIAM2 Proteins 0.000 description 1
- 102100032206 Rho guanine nucleotide exchange factor TIAM2 Human genes 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005115 demineralization Methods 0.000 description 1
- 230000002328 demineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к области очистки, разделения и концентрирования растворов электродиализным методом. Применение возможно в химической, нефтегазовой, пищевой, микробиологической, текстильной и других отраслях промышленности. Электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора, включает в себя две плиты корпуса с анодом и катодом, входные каналы для подачи разделяемого раствора (дилюата), разделяемого раствора (концентрата) и приэлектродного раствора для, выходные каналы для вывода разделяемого раствора (дилюата), разделяемого раствора (концентрата) и приэлектродного раствора, пакеты чередующихся мембран и прокладок-спейсеров. Электродиализатор отличается тем, имеет увеличенную толщину разделительных прокладок-спейсеров, увеличенную общую полезную площадь мембран, лабиринтное построение свободного пространства прокладок-спейсеров для дилюата и концентрата с помощью расположения в них двух коротких и двух длинных направляющих-держателей, охлаждение разделяемого раствора за счет расположенных в приэлектродных прокладка-спейсерах поперек направления сборки аппарата четырех прямых охлаждающих трубок на расстоянии 16 мм друг от друга и симметрично относительно горизонтальной средней линии прокладки-спейсера, двух расположенных в прокладках-спейсерах для дилюата и концентрата поперек направления сборки аппарата прямых охлаждающих трубок на расстоянии 12 мм друг от друга и симметрично относительно горизонтальной средней линии прокладки-спейсера и двух изогнутых в центральной части под углом 43-45° трубок (верхняя изогнута вверх, нижняя - вниз), расположенных на расстоянии 8 мм от прямых трубок, уменьшенную толщину плит корпуса с расположением входных и выходных каналов для подачи и вывода разделяемого раствора на их торцевой поверхности. Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить производительность электродиализатора. 8 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области очистки, разделения и концентрирования растворов электродиализным методом. Применение возможно в химической, нефтегазовой, пищевой, микробиологической, текстильной и других отраслях промышленности.
Аналогом предлагаемой конструкции является многокамерный электродиализатор глубокой деминерализации, представленный в патенте № 2380145 RU, 12.12.2007. Данный электродиализатор состоит из электродных камер, чередующихся катионообменных и анионообменных мембран, образующих камеры обессоливания и концентрирования, в которых расположены гранулы катионообменной и анионообменной смолы, при этом гранулы катионообменной смолы расположены слоем в одно зерно и соприкасаются с катионообменной мембраной, гранулы анионообменной смолы расположены слоем в одно зерно и соприкасаются с анионообменной мембраной, между гранулами катионообменной смолы и гранулами анионообменной смолы расположена сетчатая прокладка из непроводящего материала, нити которой образуют ячейки, причем гранулы катионообменной и анионообменной смолы имеют диаметр, больший размера ячейки сетчатой прокладки и меньший суммарного размера ячейки и диаметра нити сетчатой прокладки. Минусами конструкции являются недостаточная турбулизация разделяемого раствора и отсутствие охлаждения разделяемого раствора, что влечет за собой потерю качества разделяемого раствора и температурную нагрузку на мембраны.
Еще одним аналогом данной конструкции является электродиализатор, приведенный в патенте № 2225746 RU, 28.01.2003 г. В состав электродиализатора входят две прижимные плиты, входные каналы для подачи разделяемого раствора – концентрата, разделяемого раствора – дилюата и растворов для омывания электродов, выходные каналы для вывода концентрата, дилюата и растворов для омывания электродов, пакеты чередующихся мембран и прокладок-спейсеров. Недостатками так же являются отсутствие охлаждения разделяемого раствора и слабая турбулизация разделяемого раствора, что влечет за собой потерю качества разделяемого раствора и температурную нагрузку на мембраны.
Прототипом данной конструкции является электродиализатор, представленный в патенте RU 2756590 C1, 1.10.2021 г. Электродиализатор с улучшенной производительностью и охлаждением включает в себя две прижимные плиты, входные каналы для подачи разделяемого раствора – концентрата, разделяемого раствора – дилюата и растворов для омывания электродов, выходные каналы для вывода концентрата, дилюата и растворов для омывания электродов, пакеты чередующихся мембран и прокладок-спейсеров. Главное отличие заключается в том, что в электродиализаторе уменьшена толщина прижимных плит, и введено соосное расположение входных и выходных штуцеров, позволяющие увеличить количество ионообменных мембран и камер разделения, приходящихся на единицу объема аппарата, толщина стенок охлаждающих трубок так же уменьшена для обеспечения большей эффективности охлаждения, а внутрь охлаждающих трубок добавлены спиральные направляющие, обеспечивающие требуемую жесткость трубок и дополнительную турбулизацию охлаждающей жидкости. Недостатками являются сложность изготовления прокладок спейсеров, сложность в обеспечении герметичности камер разделения в местах, соприкасающихся с охлаждающими трубками, повышенное гидродинамическое сопротивление жидкости при движении внутри прижимных плит из-за расположения входных и выходных штуцеров, недостаточная на данный момент эффективность разделения.
Технический результат выражается в повышении производительности электродиализатора в следствие увеличения пропускной способности разделительных прокладок-спейсеров за счет увеличения их толщины и оптимизации свободного пространства внутри них, в повышении эффективности разделения электродиализатора в следствие увеличения общей полезной площади мембран за счет оптимизации свободного пространства внутри прокладок-спейсеров, в увеличении эффективности охлаждения разделяемого раствора и внутренних элементов аппарата в следствие более длительного взаимодействия раствора с охлаждающей жидкостью за счет лабиринтного построения свободного пространства прокладок-спейсеров и поперечного расположения охлаждающих трубок в них относительно направления сборки пакета чередующихся мембран и прокладок-спейсеров, а также в уменьшенных гидродинамических сопротивлении и кавитации при движении разделяемого раствора внутри плит корпуса аппарата за счет уменьшения толщины плит корпуса и расположения входных и выходных каналов для подачи и вывода разделяемого раствора на их торцевой поверхности.
На фиг. 1 изображен электродиализатор с повышенной турбулизацией и охлаждением в собранном состоянии в изометрии; фиг. 2 – вид спереди и вид сзади; фиг. 3 – разрез А-А и вид Б; 4 – электрод и подкладка под электрод в изометрии; фиг. 5 – прианодная и прикатодная прокладки-спейсеры в изометрии; фиг. 6 – прокладки-спейсеры для дилюата и концентрата в изометрии; фиг. 7 – форма ионообменных мембран; фиг. 8 – схема сборки мембранной ячейки.
Электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора состоит из двух плит корпуса 1 и 2 с анодом и катодом соответственно, двух металлических пластин 3 и ряда полных пакетов 4 чередующихся мембран и прокладок-спейсеров, которые скрепляются четырьмя болтами 5, восемью упорными шайбами 6, восемью шайбами 7 и четырьмя гайками 8 (фиг. 1, 2). Ровное расположение мембран относительно торцевой поверхности аппарата обеспечивается двумя тонкими шпильками 9. Плита корпуса 1 с анодом (фиг. 1) включает в себя входные каналы 10 и съемные штуцеры 11 для подачи разделяемого раствора – дилюата, входные каналы 12 и съемные штуцеры 13 для подачи разделяемого раствора – концентрата, входной канал 14 и съемный штуцер 15 для подачи и выходной канал 16 и съемный штуцер 17 для вывода приэлектродного раствора. Подложка 18 и электрод 19 вставляются в паз глубиной 4 мм, повторяющий по форме электрод (фиг. 3, 4). Для подачи электрического тока к ячейке провод 20 вставляют в г-образное цилиндрическое отверстие 21 и соединяют его с продолговатым окончанием электрода 19 с помощью паяного шва 22, при этом все оставшиеся пустоты заполняются изоляционным герметиком 23. Прианодная прокладка-спейсер 24 (фиг. 5) с габаритными размерами 120 х 120 х 2 мм включает в себя четыре прямые трубки 25, два отверстия 26 для протекания разделяемого раствора – дилюата и два отверстия 27 для протекания разделяемого раствора – концентрата. Прикатодная прокладка-спейсер 28 (фиг. 5) с аналогичными габаритными размерами включает в себя четыре прямые трубки 25, два отверстия 29 для протекания разделяемого раствора – дилюата и два отверстия 30 для протекания разделяемого раствора – концентрата. Прокладка-спейсер для дилюата 31 (фиг. 6) по габаритным размерам соответствует прианодной 24 и прикатодной 28 прокладкам-спейсерам, выполняется в виде лабиринта и включает в себя две прямые трубки 25 и две изогнутые по середине трубки 32, две короткие направляющие-держатели 33 с отверстиями под охлаждающие трубки, две длинные направляющие-держатели 34 с отверстиями под охлаждающие трубки, входные 35 и выходные 36 отверстия для протекания разделяемого раствора – дилюата, отверстия 37 для протекания разделяемого раствора – концентрата. Для каждой второй прокладки-спейсера для дилюата 31 входные 35 и выходные 36 отверстия для протекания разделяемого раствора – дилюата меняются местами – входным становится отверстие 36, отверстие 35 – выходным. Прокладка-спейсер для концентрата 38 (фиг. 6) по габаритным размерам так же соответствует прианодной 24 и прикатодной 28 прокладкам-спейсерам, выполняется в виде лабиринта и включает в себя две прямые трубки 25 и две изогнутые по середине трубки 32, две короткие направляющие-держатели 39 с отверстиями под охлаждающие трубки, две длинные направляющие-держатели 40 с отверстиями под охлаждающие трубки, входные 41 и выходные 42 отверстия для протекания разделяемого раствора – концентрата, отверстия 43 для протекания разделяемого раствора – дилюата. Для каждой второй прокладки-спейсера для концентрата 38 входные 41 и выходные 42 отверстия для протекания разделяемого раствора – концентрата меняются местами – входным становится отверстие 42, отверстие 41 – выходным. Все ионообменные мембраны повторяют форму прокладок-спейсеров (фиг. 7). В нечетной анионообменной мембране 44 выполняют два отверстия 45 для протекания разделяемого раствора – дилюата, совпадающих с отверстиями 26 и 35 на прокладках-спейсерах, и четыре отверстия 46 для протекания разделяемого раствора – концентрата, совпадающих с отверстиями 27 и 37 прокладках-спейсерах. В четной анионообменной мембране 47 выполняют два отверстия 48 для протекания разделяемого раствора – дилюата, совпадающих с отверстиями 36 и 43 на прокладках-спейсерах, и четыре отверстия 49 для протекания разделяемого раствора – концентрата, совпадающих с отверстиями 37 и 42 прокладках-спейсерах. В нечетной катионообменной мембране 50 выполняют два отверстия 51 для протекания разделяемого раствора – концентрата, совпадающих с отверстиями 37 и 41 на прокладках-спейсерах, и четыре отверстия 52 для протекания разделяемого раствора – дилюата, совпадающих с отверстиями 26 и 43 прокладках-спейсерах. В четной катионообменной мембране 53 выполняют два отверстия 54 для протекания разделяемого раствора – концентрата, совпадающих с отверстиями 37 и 42 на прокладках-спейсерах, и четыре отверстия 55 для протекания разделяемого раствора – дилюата, совпадающих с отверстиями 35 и 43 прокладках-спейсерах. Последовательно уложенные в порядке «нечетная анионообменная мембрана 44 → первая прокладка-спейсер для дилюата 31 → нечетная катионообменная мембрана 50 → первая прокладка-спейсер для концентрата 38 → четная анионообменная мембрана 47 → вторая прокладка-спейсер для дилюата 31 → четная катионообменная мембрана 53 → вторая прокладка-спейсер для концентрата 38» необходимо рассматривать как один полный пакет чередующихся мембран и прокладок-спейсеров (фиг. 8). В конце последнего полного пакета вторая прокладка-спейсер для концентрата 38 не устанавливается. Вместо нее необходимо установить прикатодную прокладку-спейсер 28. Плита корпуса 2 (фиг. 2) с анодом включает в себя выходные каналы 56 и съемные штуцеры 57 для вывода разделяемого раствора – дилюата, выходные каналы 58 и съемные штуцеры 59 для вывода разделяемого раствора – концентрата, входной канал 60 и съемный штуцер 61 для подачи и выходной канал 62 и съемный штуцер 63 для вывода приэлектродного раствора. Размещение подложки 18 и электрода 19, а также его подключение к источнику тока в плите корпуса 2 с катодом происходит аналогичным образом, как и в плите корпуса 1 с анодом.
Плиты корпуса 1 и 2, два входных штуцера 11 для подачи разделяемого раствора – дилюата, два входных штуцера 13 для подачи разделяемого раствора – концентрата, два выходных штуцера 57 для вывода разделяемого раствора – дилюата, два выходных штуцера 59 для вывода разделяемого раствора – концентрата, входные 15, 61 и выходные 17, 63 штуцеры для подачи и вывода раствора для приэлектродного раствора могут быть изготовлены из полиэтилена низкого давления, капролона ПА-6, фторопласта Ф-4, текстолита ПТК, стеклотекстолита СТЭФ. В качестве анионообменных 44, 47 могут использоваться мембраны марок МА-40, МА-41, МА-41И, PC Acid, Ralex AM и т.д., а в качестве катионообменных мембран 50, 53 – МК-40, МК-40Л, МК-41ИЛ, MФ-4СК, Ralex CM, Nafion-117 и т.д. Материалом для прокладок-спейсеров 24, 28, 31 и 38 служит поливинилхлорид, полипропилен или литьевой силикон. Подложки могут выполняются в виде крупнозернистой сетки из полиэтилена низкого давления, поливинилхлорида или полипропилена. Два электрода 19 могут изготавливаться из нержавеющей стали или платинированного титана. Охлаждающие трубки 25 и 32 могут быть изготовлены из силикона или поливинилхлорида, а в качестве охлаждающей воды используется водопроводная вода с температурой от 5 до 15°С. Металлические пластины 3 могут изготовляться из стали марок 3, 15, 30, 45. Болты 5, упорные шайбы 6, шайбы 7 и гайки 8 являются стандартизированными изделиями и изготавливаются по действующим ГОСТам.
Работа электродиализатора с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора (фиг. 1) осуществляется следующим образом. Раздельными потоками через два штуцера 11 и два канала 10 для подачи разделяемого раствора – дилюата и через два штуцера 13 и два канала 12 для подачи разделяемого раствора – концентрата в плите корпуса 1 с анодом (фиг. 2, 3) к ряду полных пакетов 4 чередующихся мембран и прокладок-спейсеров подается разделяемый раствор – дилюат и разделяемый раствор – концентрат соответственно.
Далее поток разделяемого раствора – дилюата через два отверстия 26 для протекания разделяемого раствора – дилюата в прианодной прокладке-спейсере 24 (фиг. 5), два отверстия 45 для протекания разделяемого раствора – дилюата в нечетной анионообменной мембране 44 (фиг. 7) и входные отверстия 35 разделяемый раствор – дилюат поступает в первую прокладку-спейсер 31 для дилюата (фиг. 6). Разделяемый раствор – дилюат, двигаясь внутри первой прокладки-спейсера 31 для дилюата по каналу лабиринтного типа, образованного двумя короткими направляющими-держателями 33 с отверстиями под охлаждающие трубки и двумя длинными направляющими-держателями 34 с отверстиями под охлаждающие трубки, одновременно охлаждается и турбулизируется за счет наличия охлаждающих трубок 25 и 32 с проточной водой. После этого через выходные отверстия 36 в первой прокладке-спейсере 31 для дилюата (фиг. 6), два отверстия 52 для протекания разделяемого раствора – дилюата в нечетной катионообменной мембране 50 (фиг. 7) и два отверстия 43 для протекания разделяемого раствора – дилюата в первой прокладке-спейсере 38 для концентрата разделяемый раствор – дилюат выводится во вторую прокладку-спейсер 31 для дилюата, где через выходные отверстия 36, ставшие в каждой второй прокладке-спейсере 31 для дилюата входными, начинает так же двигаться по каналу лабиринтного типа, образованного двумя короткими направляющими-держателями 33 с отверстиями под охлаждающие трубки и двумя длинными направляющими-держателями 34 с отверстиями под охлаждающие трубки. Далее разделяемый раствор – дилюат движется аналогичным образом через все полные пакеты 4 (фиг. 1) чередующихся мембран и прокладок-спейсеров вплоть до прикатодной прокладки-спейсера 28, где проходит через два отверстия 29 для протекания разделяемого раствора – дилюата, два выходных канала 56 и съемных штуцера 57 для вывода разделяемого раствора – дилюата и выводится из аппарата.
Параллельно с потоком разделяемого раствора – дилюата в пакетах 4 чередующихся мембран и прокладок-спейсеров поток разделяемого раствора – концентрата движется через два отверстия 27 для протекания разделяемого раствора – концентрата в прианодной прокладке-спейсере 24 (фиг. 4), два отверстия 46 для протекания разделяемого раствора – концентрата в нечетной анионообменной мембране 44 (фиг. 7), два отверстия 37 для протекания разделяемого раствора – концентрата в первой прокладке-спейсере 31 для дилюата, два отверстия 51 для протекания разделяемого раствора – концентрата в нечетной катионообменной мембране 50 и через входные отверстия 41 разделяемый раствор – концентрат попадает в первую прокладку-спейсер 38 для концентрата. Разделяемый раствор – концентрат, двигаясь внутри первой прокладки-спейсера 38 для концентрата по каналу лабиринтного типа (фиг. 6), образованного двумя короткими направляющими-держателями 39 с отверстиями под охлаждающие трубки и двумя длинными направляющими-держателями 40 с отверстиями под охлаждающие трубки, одновременно охлаждается и турбулизируется за счет наличия охлаждающих трубок 25 и 32 с проточной водой. После этого через выходные отверстия 42 в первой прокладке-спейсере 38 для концентрата, два отверстия 49 для протекания разделяемого раствора – дилюата в четной анионообменной мембране 47 (фиг. 7) и два отверстия 37 для протекания разделяемого раствора – концентрата во второй прокладке-спейсере 31 для дилюата и отверстия 54 протекания разделяемого раствора – концентрата разделяемый раствор – концентрат выводится во вторую прокладку-спейсер 38 для концентрата, где через выходные отверстия 42, ставшие в каждой второй прокладке-спейсере 38 для концентрата входными, начинает так же двигаться по каналу лабиринтного типа, образованного двумя короткими направляющими-держателями 39 с отверстиями под охлаждающие трубки и двумя длинными направляющими-держателями 40 с отверстиями под охлаждающие трубки. Далее разделяемый раствор – концентрат движется аналогичным образом через все полные пакеты 4 чередующихся мембран и прокладок-спейсеров вплоть до прикатодной прокладки-спейсера 28, где проходит через два отверстия 30 для протекания разделяемого раствора – дилюата, два выходных канала 58 и съемных штуцера 59 для вывода разделяемого раствора – дилюата и выводится из аппарата.
Одновременно с потоками разделяемого раствора – дилюата и разделяемого раствора – концентрата через входные каналы 14 и 60 и штуцеры 15 и 61 (фиг. 2) в электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора в приэлектродные камеры поступают анолит и католит соответственно, образующиеся за счет миграции анионов и катионов крайние нечетную анионообменную 44 и четную катионообменную 53 мембраны к электродам 19 (аноду и катоду соответственно). Выводятся анолит и католит из приэлектродных камер электродиализатора с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора через выходные каналы 16 и 62 и штуцеры 17 и 63.
Прямые трубки 25, вставляемые в прианодную прокладку-спейсер 24, прикатодную прокладку-спейсер 28, прокладку-спейсер для дилюата 31, прокладку-спейсер для концентрата 38, имеют внешний диаметр 1 мм и толщину стенки 0,25 мм. В прианодной прокладке-спейсере 24 и прикатодной прокладке-спейсере 28 четыре прямые трубки 25 расположены на расстоянии 16 мм друг от друга и симметрично относительно горизонтальной средней линии прокладок-спейсеров. В прокладке-спейсере для дилюата 31 и прокладке-спейсере для концентрата 38 расположены две прямые трубки 25, проходящие через две короткие направляющие-держатели 33 с отверстиями под охлаждающие трубки, две длинные направляющие-держатели 34 с отверстиями под охлаждающие трубки и две короткие направляющие-держатели 39 с отверстиями под охлаждающие трубки, две длинные направляющие-держатели 40 с отверстиями под охлаждающие трубки соответственно, а вместо двух крайних прямых трубок 25 в прокладках-спейсерах расположены две изогнутые по середине трубки 32 – верхняя изогнута вверх, нижняя – вниз. Изгиб центральной части данных трубок выполняется под углом 43-45°, при этом отогнутая часть трубок располагается в отверстиях в длинных направляющих-держателях 34 и 40. Внешний диаметр и толщина стенок этих трубок аналогична прямым трубкам 25.
Короткие направляющие-держатели 33 с отверстиями под охлаждающие трубки и две длинные направляющие-держатели 34 с отверстиями под охлаждающие трубки в прокладке-спейсере для дилюата 31 и две короткие направляющие-держатели 39 с отверстиями под охлаждающие трубки, две длинные направляющие-держатели 40 с отверстиями под охлаждающие трубки в прокладке-спейсере для концентрата 38 располагаются на расстоянии 22 мм друг от друга и симметрично относительно вертикальной средней линии прокладок-спейсеров.
За счет уменьшения толщины прижимных плит и соосного расположения штуцеров достигнуто увеличение полезной площади разделения растворов и упрощение конструкции аппарата и массы заготовки Сравнение характеристик предлагаемой конструкции и прототипа при использовании 24 анионообменных и 24 катионообменных мембран представлены в таблице ниже.
Таблица. Сравнительные характеристики
| Параметр |
Данная
конструкция |
Прототип |
| Габариты, см | 16х16х20,4 | 22,6х22,6х19,1 |
| Ширина одной прижимной плиты, см | 18 | 30 |
| Общая ширина пакетов мембран и прокладок, см | 122 | 70 |
| Количество катионообменных мембран, шт. | 24 | 24 |
| Количество анионообменных мембран, шт. | 24 | 24 |
| Суммарная активная площадь анионообменных мембран, см2 |
1970,98 | 1955,23 |
| Суммарная активная площадь катионообменных мембран, см2 |
1970,98 | 1873,77 |
| Количество камер обессоливания, шт. | 24 | 24 |
| Количество камер концентрирования, шт. | 23 | 23 |
| Общий объем камер обессоливания, см3 | 394,196 | 210 |
| Общий объем камер концентрирования, см3 | 377,771 | 201,25 |
| Масса, кг | до 4,5 | до 5 |
Claims (1)
- Электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора, включающий две плиты корпуса с анодом и катодом, входные каналы для подачи разделяемого раствора – дилюата, разделяемого раствора – концентрата и приэлектродного раствора для, выходные каналы для вывода разделяемого раствора – дилюата, разделяемого раствора – концентрата и приэлектродного раствора, пакеты чередующихся мембран и прокладок-спейсеров, и отличающийся тем, что имеет утолщенные разделительные прокладки-спейсеры, увеличенную общую полезную площадь мембран, лабиринтное построение свободного пространства прокладок-спейсеров для дилюата и концентрата с помощью расположения в них на расстоянии 22 мм друг от друга и симметрично относительно вертикальной средней линии прокладок-спейсеров двух коротких и двух длинных направляющих-держателей, охлаждение разделяемого раствора за счет расположенных в приэлектродных прокладка-спейсерах поперек направления сборки аппарата четырех прямых охлаждающих трубок на расстоянии 16 мм друг от друга и симметрично относительно горизонтальной средней линии прокладки-спейсера, двух расположенных в прокладках-спейсерах для дилюата и концентрата поперек направления сборки аппарата прямых охлаждающих трубок симметрично относительно горизонтальной средней линии прокладки-спейсера и двух изогнутых в центральной части под углом 43-45° трубок – верхняя изогнута вверх, нижняя – вниз, уменьшенную толщину плит корпуса с расположением входных и выходных каналов для подачи и вывода разделяемого раствора на их торцевой поверхности.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2812615C1 true RU2812615C1 (ru) | 2024-01-30 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2209558Y (zh) * | 1994-12-10 | 1995-10-11 | 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心 | 电渗析用电极装置 |
| RU187322U1 (ru) * | 2018-12-05 | 2019-03-01 | Акционерное общество "Молочный комбинат "Ставропольский" | Электродная камера электродиализатора |
| RU2756590C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-10-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») | Электродиализатор с улучшенной производительностью и охлаждением |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2209558Y (zh) * | 1994-12-10 | 1995-10-11 | 国家海洋局杭州水处理技术研究开发中心 | 电渗析用电极装置 |
| RU187322U1 (ru) * | 2018-12-05 | 2019-03-01 | Акционерное общество "Молочный комбинат "Ставропольский" | Электродная камера электродиализатора |
| RU2756590C1 (ru) * | 2020-12-29 | 2021-10-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВО «ТГТУ») | Электродиализатор с улучшенной производительностью и охлаждением |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI68266B (fi) | Apparat foer tillverkning av natriumhypoklorit | |
| US6193869B1 (en) | Modular apparatus for the demineralization of liquids | |
| JP5833665B2 (ja) | 電気化学的分離システムにおいて電流効率を向上させるための技術および方法 | |
| US8932448B2 (en) | Membrane, cell, device and method for (reverse) electrodialysis | |
| EP1364709B1 (en) | Electrodeionization deionized water producing apparatus | |
| KR100405642B1 (ko) | 전기식 탈이온수 제조장치 및 탈이온수 제조방법 | |
| US10301200B2 (en) | Flow distributors for electrochemical separation | |
| CN103917495B (zh) | 电纯化装置及其制造方法 | |
| US5637204A (en) | End casing for an electrodialyzer electrodialyzer equipped with such a casing and use of the said electrodialyzer | |
| JP2006225694A (ja) | 電気分解セル | |
| RU2812615C1 (ru) | Электродиализатор с улучшенной турбулизацией и охлаждением разделяемого раствора | |
| CA2980190C (en) | Structures for normalizing multi-planar flow distribution within an electrochemical separation system | |
| JP4819026B2 (ja) | 電気式脱イオン水製造装置および脱イオン水製造方法 | |
| JP4721323B2 (ja) | 電気式脱イオン液製造装置及び脱イオン液の製造方法 | |
| JP4597388B2 (ja) | 電気式脱イオン水製造装置及び脱イオン水の製造方法 | |
| JP5114441B2 (ja) | 脱塩室用容器、電極室用キャップ及び電気式脱イオン水製造装置 | |
| RU2756590C1 (ru) | Электродиализатор с улучшенной производительностью и охлаждением | |
| RU2813880C1 (ru) | Электроионитный аппарат | |
| JP4453972B2 (ja) | 電気脱イオン装置及び電気脱イオン装置の運転方法 | |
| CN113272476A (zh) | 室框元件、电解槽及电渗析槽 | |
| CN118647444A (zh) | 增加电去离子装置中的流量 | |
| KR19990008651U (ko) | 일체로 모듈화된 정수장치 |